CMOS模拟集成电路设计-ch7噪声up课件.ppt

1、11/25/20221CMOS模拟集成电路设计噪声11/25/2022提纲2提纲 1、噪声的统计特性 2、器件的噪声类型 3、电路中的噪声表示 4、单级放大器中的噪声 5、差动对中的噪声 6、噪声带宽11/25/2022噪声的统计特性31、噪声的统计特性 噪声的平均功率是可以被预测的。avP11/25/2022噪声的统计特性4 1.1 噪声谱 也称为“噪声功率谱密度（PSD）”，表示在每个频率上（噪声）信号具有的功率的大小。噪声波形x(t)的PSD，记为Sx(f)，被定义为f附近1Hz的带宽内x(t)具有的平均功率。Sx(f)用V2/Hz表示，通常对Sx(f)取平方根，以 表示其结果。HzV1

2、1/25/2022噪声的统计特性5 1.1 噪声谱（续）定理7-1：如果把噪声谱为Sx(f)的一个信号加在一个传输函数是H(s)的线性时不变系统上，则输出谱由下式给出。11/25/2022噪声的统计特性6 1.2 相关噪声源与非相关噪声源 在噪声分析中，关心的是平均噪声功率。对于两个噪声，平均噪声功率为11/25/2022噪声的噪声类型72、器件的噪声类型 2.1 热噪声 电阻热噪声11/25/2022噪声的噪声类型8 2.1 热噪声（续）RC电路11/25/2022噪声的噪声类型9 2.1 热噪声（续）电阻的热噪声也可用并联的电流源模型表示11/25/2022噪声的噪声类型10 2.1 热噪

3、声（续）MOS的热噪声chngkTI42mchgg11/25/2022噪声的噪声类型11 2.1 闪烁噪声 闪烁噪声11/25/2022电路中的噪声表示123、电路中的噪声表示 输入参考噪声Vinn2,11/25/2022电路中的噪声表示13gfWLCKgkTIIImoxmfndnDn22221)32(4GDSSCGDCGSgmvGSrovGSVDS2Dni2DnIGDSSCGSgmvGSrOvGSvDS2,innVCGDfWLCKgkTgIVoxmmDninn1)32(4222,例：MOS管的噪声11/25/2022单级放大器中的噪声144、单级放大器中的噪声 4.1 共源级的噪声fWLCK

4、gkTRgkTARIVoxmDmvDninn1)32(41422222,11/25/2022单级放大器中的噪声15 4.2 共栅级的噪声严重缺点：从输入参考噪声电流的角度，Rd的噪声直接引入到输入上。11/25/2022单级放大器中的噪声16 4.3 共漏级（源跟随器）的噪声这里考虑热噪声，1/f噪声同理计算，源跟随器的增益约为1，源跟随器把噪声加入到输入信号上，在低噪声放大器中通常不使用源跟随器。11/25/2022单级放大器中的噪声17 4.4 共源共栅级的噪声M1M2的电流噪声In2折算到M2的栅端的电压噪声，然后按带源极负反馈的共源级电路计算到Vnout的值，若M1的输出电阻非常大，则

5、增益很小，可以忽略其影响。11/25/2022差动对中的噪声185、差动对中的噪声 差动对为二端口电路 由于输入阻抗很大（电压工作型电路），低频工作时，可以忽略 的影响11/25/2022差动对中的噪声19 差动对的输入参考噪声DRDnKTRV422,1,fWLCKgkTVoxmn1)32(422,1DmvRgA fWLCKRggkTVoxDmmtotinn12132822,11/25/2022噪声带宽206、噪声带宽00202,)()(dfSfHdffSVitotoutn002020)()(dfSfHdffSBVin一个单极点系统的噪声带宽等于该极点对应频率的/2倍。衡量具有相同低频噪声，但具有不同零极点的各种电路的噪声比较11/25/2022小结21小结 1、噪声的统计特性 噪声是一个随机过程，其瞬时幅值不能预测 但平均功率可以预测 2、器件的噪声类型 热噪声、1/f噪声（闪烁噪声）、etc 3、电路中的噪声表示 等效输入噪声（电流、电压）4、单级放大器中的噪声 5、差动对中的噪声 6、噪声带宽 衡量具有相同低频噪声，但具有不同零极点的各种电路的噪声比较